1400光年外的行星克卜勒452b,為何被稱為地球的「表兄弟」?

2021-01-08 優美生態環境保衛者

隨著太空觀測技術的不斷深入,我們在太陽系以外發現了越來越多的恆星系統,在此基礎上,科學家們利用天文望遠鏡,在一些距離相對較近的恆星系統中又發現了圍繞恆星運動的諸多行星。在多年對太陽系各大行星觀測之後,科學家們認為太陽系中只有地球擁有生命形式,可以說我們人類在太陽系中是無比孤獨的,而太陽系以外眾多行星的發現,使科學家們欣喜若狂,在這些行星中,是否有像地球一樣,具有可以為生命的誕生和發展演化提供適宜條件的個體存在呢?

科學家們在判定系外行星是否宜居,其標準無外乎以地球為參照,通過觀測到的行星相關參數與地球對應的指標進行對比,如果相似度較高,則被判定為宜居行星。這裡有一些非常重要的核心參數必須要加以考慮,比如:

處於宜居帶以內。這個很好理解,如果距離恆星過近,則表面溫度會很高;離得過遠,則表面溫度太低,都不適合生命生存。而決定著一個恆星系中宜居帶的範圍,也是通過太陽系的宜居帶範圍加以類比推導出來的,其類比計算公為為:SQRT(恆星光度/太陽光度),當觀測到恆星光度以外,就可以用這個公式近似地推導出來目標恆星系統中宜居帶的大致區間。

有液態水的存在。從地球生命形式的發展演化來看,離開液態水就將失去一切生命活動的基礎條件。一個星球上如果存在液態水,一方面表明與恆星的距離適中,溫度適宜,另一方面也表明該星球已經完成了相當長時間的發展和演化,已經處於物質和水汽穩定循環的階段。

有穩定的大氣層結構。穩定的大氣層,一方面可以為生物體進行呼吸提供物質和空間的保障;第二可以推動形成行星整體溫度穩定的保持機制,使熱量的輸入和輸出維持在一個相對穩定的狀態,不至於熱量逐漸散失,也不會形成太強烈的溫差;第三還可以阻擋來自恆星的高能粒子衝擊,同時還可以有效降低來自宇宙空間眾多小行星、彗星對行星的撞擊,使之在進入大氣層之後大部分燃燒殆盡。

有適宜的全球性磁場。通過行星表面磁場的覆蓋,可以將恆星吹過來的「太陽風」中的高能粒子,有效地反彈回宇宙空間或者引流至行星的兩極,從而避免對有機體的破壞。同時,磁場還可以對大氣層起到保護作用,避免大氣分子被來自恆星的「太陽風」吹散消失。

除此之外,一個理想的宜居行星,還得需要恆星系內有一顆大質量的行星進行守護,這樣就能最大限度地減少系內系外諸多小行星、彗星等不可控因素的影響,在大質量行星巨大引力的作用下,這些小行星和彗星有非常大的可能會被吸引至它的表面,或者在引力作用下發生偏離,從而避開向宜居行星行進的路線,從而保障行星以及上面生命體的安全。

在探測系外行星的歷史進程中,克卜勒望遠鏡可謂戰功卓著,自從2009年發射升空以來,通過克卜勒望遠鏡發現的系外行星數量達到2700多顆,佔到人類所發現系外行星數量總量的約73%。克卜勒望遠鏡所對準的觀測區域,主要以天鵝座附近的一小片星空,後來又發射了凌星系外行星巡天衛星(TESS),可以進行全星空的立體化觀測,這無疑大大提高了我們搜尋系外行星的效率。而無論是克卜勒望遠鏡還是行星巡天衛星,它們發現系外行星的主要方法都是凌日法,即通過行星運行到恆星和地球之間時,會在一定程度上降低恆星的光通量,科學家們就是用這種「簡單粗暴」的方法,通過望遠鏡連續不斷地拍照,發現了大量系外行星,其中就包括發現這個被稱這「地球表兄弟」的克卜勒452b行星。

在2015年時,克卜勒望遠鏡在距離地球1400光年處,發現了一顆與地球狀況非常相近的一顆行星,科學家們將克卜勒計劃中的第452顆恆星系統命名為克卜勒452,恆星本身稱為a,而這顆行星距離恆星最近,因此被稱為克卜勒452b。它與地球的相似性表現在:

其星系的恆星與太陽非常相似,也是一顆黃矮星,質量大約是太陽的1.04倍;位於該恆星系的宜居帶之內;表面溫度可能在-20-10攝氏度之間;公轉周期385天;比地球質量和體積都稍大一些;通過以上我們可以判斷,這顆行星的溫度沒有問題,非常宜居;質量比地球大一些,在其引力作用下可能會形成比地球還要緻密一些的大氣層條件;星體密度要比地球大,表明是一顆巖質行星。再更加深入一些的信息,我們使無法再深入得到了,因為通過凌日法進行觀測,也僅僅可以得到系外行星一些最基本的信息,但就是這些條件,科學家們給出了它與地球的相似指數0.83,這是一個非常高的「成績」了,從而說明克卜勒452b是一顆比較優秀的宜居行星,但至於保障生命存在的其它條件,比如有沒有液態水、有沒有磁場等這些也是必備的條件,凌日法卻無能為力了。而要深入了解這些情況,1400光年的距離,我們在相當長的時間內都將無法企及,或許永遠都到達不了那裡,只能寄希望於未來科技的突破了。

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